3. Области и особенности применения цпс в асу тп
В зависимости от области применения весь спектр промышленных сетей можно разделить на два уровня:
Field level - промышленные сети этого уровня решают задачи по управлению процессом производства, сбором и обработкой данных на уровне промышленных контроллеров).
Sensor/actuator level - задачи сетей этого уровня сводятся к опросу датчиков и управлению работой разнообразных исполнительных механизмов).
Другими словами, необходимо различать промышленные сети для системного уровня (field busses) и уровня датчиков (sensor/actuator busses).
| Основные критерии | Fieldbus | Sensorbus |
| Расширение сети | от 100 м до 1 км | до 100 м |
| Время цикла | от 10 мс до 10с | от 1 мс до 1 с |
| Обсяг переданих даних за цикл | от 8 байт до нескольких сотен байт | от 1 до 8 байт |
| Доступ к шине | фиксированный/свободный | свободный |
| Цена среды передачи | низкая | очень низкая |
| Цена подсоединения одного узла | 300 - 1500 DM | 30 - 200 DM |
Типовые открытые промышленные сети:
● PROFІBUS (Process Fіeld Bus)
● BІTBUS
Типовые открытые сенсорные (датчиковые) сети:
● ASІ (Actuator/Sensor Іnterface)
● Іnterbus-S
● PROFІBUS-DP (Profіbus for Dіstrіbuted Perіphery)
● SERCOS іnterface
Типовые открытые сети для обоих уровней применения:
● CAN (Controller Area Network)
● FІ (Factory Іnstrumentatіon Protocol)
● LON (Local Operatіng Network)
Для интегрирования информации основного технологического и вспомогательного производства (например, в системах энергосбережения) необходимо объединение разнородных подсистем в единую систему мониторинга и диспетчеризации технологических и производственных процессов, т.е. создание единой информационной системы.
В зависимости от места ЦПС в иерархии промышленного предприятия требования к её функциональным характеристикам будут различны (рис.2.1; 2.2).
Рисунок 2.1. Иерархия промышленного предприятия
Рисунок 2.2. Обмен информацией между уровнями
Рисунок 2.2. Уровни управления предприятием
На уровне управления предприятием располагаются обычные IBM PC совместимые компьютеры и файловые серверы, объединенные локальной сетью. Задача вычислительных систем на этом уровне - обеспечение визуального контроля основных параметров производства, построение отчетов, архивирование данных. Объёмы передаваемых между узлами данных измеряются мегабайтами, а временные показатели обмена информацией не являются критичными.
На уровне управления технологическим процессом осуществляется текущий контроль и управление. На этом уровне выполняется согласование параметров отдельных участков производства, отработка аварийных и предаварийных ситуаций,
параметризация контроллеров нижнего уровня, загрузка технологических программ, «ручная» выдача команд на исполнительные механизмы. Информационный кадр на этом уровне содержит, как правило, несколько десятков байтов, а допустимые временные задержки могут составлять от 100 до 1000 миллисекунд в зависимости от режима работы. С нижнего уровня собираются текущие показатели контролируемых устройств и механизмов.
На уровне управления устройствами располагаются контроллеры, осуществляющие непосредственный сбор данных и управление оконечными устройствами - датчиками и исполнительными механизмами. Данные, которыми контроллер обменивается с оконечным устройством, обычно имеют дискретность 10-20 байт, а требования к скорости опроса устройств наиболее жесткие - не более 10 мс.
На уровне сети оконечных устройств, т.е. нижнего уровня систем автоматизации, которые предназначены для организации связи с исполнительными устройствами и датчиками в соответствии с требованиями европейских нормативов EN 50295 и международного стандарта IEC 62026-2. Открытая промышленная сеть нижнего уровня представляет собой AS - интерфейс, или ASi (Actuators/Sensors interface - интерфейс исполнительных устройств и датчиков).
Тенденции последних лет позволяют сделать некоторые обобщения.
Во-первых, АСУ ТП все более интегрируется с АСУП, а через нее неизбежно выходит в сферу Интернет.
Во-вторых, значительные успехи демонстрирует так называемый промышленный Ethernet, который доказал свою состоятельность и перспективность для задач интеграции отдельных участков АСУ ТП в единую структуру и построения ЦПС и который поддерживается всё возрастающей номенклатурой аппаратно-программных средств, соответствующих не только стандарту Ethernet, но и жестким требованиям производственной сферы.
Несмотря на большое количество типовых открытых промышленных сетей, можно выделить сети, играющие значительную роль в сфере автоматизации различных процессов.